Усовершенствование ньютоновского расплетания радуги, предложенное Фраунгофером, уже было известно, когда французский философ Огюст Конт написал о звездах следующие опрометчивые строки:
Никогда, никаким методом мы не сможем изучить их химический состав и минералогическую структуру… Наше позитивное знание о звездах неминуемо ограничивается геометрией и механикой.
«Курс позитивной философии» (1835 г.)
Сегодня, благодаря тщательному анализу фраунгоферовых штрихкодов в звездном свете, мы знаем в больших подробностях, из чего сделаны звезды, хотя перспективы посетить их вряд ли стали лучше, чем были во времена Конта. Несколько лет назад у моего друга Чарльза Симони состоялась дискуссия с бывшим председателем Федеральной резервной системы США. Этому господину было известно о том, как удивились ученые, когда НАСА удалось выяснить, из чего на самом деле состоит Луна. Раз Луна намного ближе звезд, рассудил он, значит, наши гипотезы относительно их состава должны быть еще менее обоснованными. Звучит убедительно, однако, как сумел объяснить ему доктор Симони, в действительности все обстоит с точностью до наоборот. Не имеет значения, как далеко от нас находятся звезды: они испускают свой собственный свет, вот что важно. А лунный свет — это отраженный свет Солнца (говорят, что Дэвид Герберт Лоуренс отказывался верить этому факту, оскорблявшему его поэтические чувства), так что его спектр никак не помогает нам выяснить химическую природу Луны.
Современные приборы несравнимо совершеннее призмы Ньютона, и однако же сегодняшняя спектроскопия — прямая наследница его расплетания радуги. Спектр испускаемого звездой света, в особенности фраунгоферовы линии, сообщает нам в мельчайших подробностях, какие химические вещества входят в ее состав. Также он сообщает нам о ее размерах, температуре и давлении. Все эти параметры лежат в основе исчерпывающей классификации звезд, отводящей нашему Солнцу свое особое место в гигантском звездном каталоге: желтый карлик класса G2V. Процитирую научно-популярный астрономический журнал «Небо и телескоп» (1996 г.):
Тому, кто способен понимать спектральный код, достаточно одного беглого взгляда, чтобы увидеть, что за объект представляет собой та или иная звезда: ее цвет, размер, яркость, ее прошлое и будущее, ее особенности, а также сходства и различия с Солнцем и со звездами всех прочих категорий.
Расплетая звездный свет при помощи спектроскопов, мы узнали, что звезды — это ядерные горнила, в которых из водорода, составляющего основную долю их массы, выплавляется гелий. Затем ядра гелия, сталкиваясь друг с другом, запускают дальнейший каскад образования примесей, в ходе которого получаются почти все остальные химические элементы и куются атомы среднего размера, в конечном итоге составляющие наши с вами тела.
Расплетя радугу, Ньютон вымостил дорогу к сделанному в XIX веке открытию, что та радуга, которую мы видим, — это лишь узкая часть полного спектра электромагнитных волн. Видимый свет охватывает диапазон с длинами волн от 0,4 миллионной части метра (фиолетовый) до 0,7 миллионной части метра (насыщенный красный). Лучи с длиной волны чуть больше, чем у красного света, называются инфракрасными; мы воспринимаем их как невидимое тепловое излучение, а некоторые змеи и управляемые ракеты используют, чтобы прицеливаться в своих жертв. Лучи с длиной волны чуть меньше, чем у фиолетового, называются ультрафиолетовыми; они обжигают нашу кожу и могут вызывать рак. Длины волн радиоизлучения намного больше, чем у красного света, — они измеряются сантиметрами, метрами и даже тысячами метров. Между радиоволнами и инфракрасным излучением на спектре располагаются микроволны, которые мы используем в радарах, а также для быстрого приготовления пищи. Еще меньше, чем у ультрафиолета, длины волн рентгеновского излучения, помогающего нам видеть кости внутри тела. А самые маленькие длины волн у гамма-излучения: они исчисляются триллионными долями метра. В узком диапазоне значений длин волн, именуемом светом, нет ничего особенного, за исключением того, что мы способны его видеть. У насекомых вся эта полоска видимого света сдвинута вдоль спектра. Ультрафиолет для них — различимый цвет («пчелиный пурпур»), а к красному они слепы (и могли бы назвать его «инфражелтым»). Излучение на всем протяжении этого широкого спектра можно расплести точно так же, как радугу, хотя конкретные инструменты, используемые на разных его участках, будут различными — например, радиоприемник вместо призмы.
Цвета, которые мы в действительности ощущаем, субъективное восприятие красноты или синевы — это произвольные ярлыки, привязываемые нашим мозгом к различным длинам электромагнитных волн. В ощущении красного нет ничего «длинного». Знание того, как выглядят синий и красный цвета, никоим образом не помогает нам запомнить, чья длина волны больше. Мне то и дело приходится заглядывать для этого в справочник, хотя в то же время я никогда не забываю, что звуки, издаваемые сопрано, имеют меньшую длину волны, чем у баса. Головному мозгу нужны удобные внутренние маркеры для различных частей физической радуги. Никто не знает, насколько мое восприятие красного совпадает с вашим, однако мы легко сойдемся на том, что свет, который я называю красным, вы тоже называете красным и что, если физик измерит его длину волны, она окажется большой. Мне субъективно кажется (и вам, вероятно, тоже), что фиолетовый цвет краснее синего, даже несмотря на то, что в спектре он расположен от красного дальше. Кажущийся красноватый оттенок у фиолетового обусловлен особенностями нашей нервной системы, а не физическими характеристиками спектра.
Незабвенный доктор Дулиттл из книги Хью Лофтинга, улетев на Луну, был поражен головокружительной игрой новых красок, так же отличавшихся от известных нам цветов, как синий от красного. Но мы можем быть уверены, что такое невозможно даже в фантазиях. Оттенки, которые встретят путешественника в любом незнакомом мире, будут порождением его собственного мозга, прилетевшего вместе с ним с родной планеты
[28].
Теперь мы довольно подробно знаем, каким образом глаз сообщает мозгу о длине волны света. Это происходит посредством трехцветного кода — вроде того, что используется в цветном телевидении. Человеческая сетчатка содержит четыре типа светочувствительных клеток: три разновидности «колбочек» и «палочки». Все четыре устроены по единому принципу и, несомненно, имеют общее происхождение. Когда рассуждаешь о клетках, очень легко забыть, насколько каждая отдельная клетка сложно устроена. И сложностью своей она во многом обязана виртуозно упакованным внутренним мембранам. Внутри каждой крохотной палочки или колбочки содержится огромная кипа мембран, уложенных наподобие высокой стопки книг. Каждая «книга» многократно прошита насквозь длинной и тонкой молекулой белка под названием «родопсин». Как и многие белки, он обладает ферментативными свойствами — катализирует определенную химическую реакцию, обеспечивая молекулам реагентов пространство, имеющее подходящую для взаимодействия форму.
